Revelar los secretos de los catalizadores de la vida: las enzimas
La vida no sería posible sin las enzimas. Las enzimas llevan a cabo las reacciones químicas que generan las sustancias que nuestras células y nuestro organismo necesitan para funcionar. Estas proteínas participan en prácticamente todas las funciones vitales, desde la respiración hasta la digestión, y tienen la capacidad de acelerar a gran escala reacciones químicas que, de otro modo, no podrían producirse. No obstante, hasta la fecha, los científicos no han logrado comprender del todo la manera en que las enzimas coordinan su actividad dentro de la célula, algo para lo que la ciencia moderna dispone ahora de las herramientas necesarias. El objetivo del proyecto MetaQ es estudiar la coenzima Q y los mecanismos implicados en su biosíntesis. Si bien la coenzima Q se conoce sobre todo por su uso en productos cosméticos, esta molécula se encuentra en todo el mundo natural y es fundamental para la vida. Desempeña un papel esencial como mediador químico en la respiración, actúa como antioxidante y las variaciones en sus concentraciones están relacionadas con muchas enfermedades. «Debido a su complejidad, su función esencial para la vida y su importancia biomédica, la producción de coenzima Q constituye un sistema ideal para estudiar cómo las células coordinan la actividad enzimática en el tiempo y el espacio», comenta Andrea Mattevi, coordinador del proyecto en la Universidad de Pavía (Italia). La coenzima Q es un modelo ideal para responder a las preguntas que sustentan la investigación de MetaQ: ¿cómo garantizan las enzimas un intercambio eficaz de moléculas entre sí? ¿Cómo evitan la pérdida o degradación innecesaria de los productos de reacción antes de ser procesados por la siguiente enzima en la vía metabólica? ¿De qué manera se incorpora una enzima específica para actuar en una vía metabólica y no en otra? Se espera que la biosíntesis de la coenzima Q proporcione respuestas a estas preguntas.
No es una sopa, sino un complejo estructurado
Desde que el proyecto MetaQ iniciara su andadura en octubre de 2023, su equipo ha identificado varios procesos químicos hasta entonces desconocidos en la biosíntesis de la coenzima Q en células humanas. «Esto constituye un avance fundamental que favorece una mejor comprensión de esta ruta metabólica básica», comenta Mattevi. El equipo descubrió además que las enzimas que intervienen en este proceso se agrupan en una estructura flexible, que funciona como una auténtica fábrica química. «Con esta disposición, las series de reacciones se lleva a cabo de forma secuencial, lo cual reduce la pérdida de compuestos intermedios potencialmente tóxicos para la célula», observa el coordinador del proyecto. Según Mattevi, este es uno de los primeros ejemplos que demuestran que las células no son solo una «sopa de enzimas», en la que cada una actúa de forma aislada. «En su lugar, existe un nivel superior de organización, en el que las enzimas interactúan y se agrupan en un mismo espacio para coordinar sus actividades, aumentar su eficiencia y reducir la producción de subproductos innecesarios o, peor aún, tóxicos». El siguiente objetivo en la agenda del proyecto es desarrollar y emplear herramientas experimentales para comprender cómo funciona esta maquinaria enzimática: cómo se agrupan las enzimas, cómo interactúan entre sí y cómo logran coordinar sus funciones a través de la proximidad física. MetaQ (When enzymes join forces: unmasking a mitochondrial biosynthetic engine) tiene previsto ampliar su investigación a otros procesos metabólicos en los que el control enzimático favorece funciones químicas y metabólicas complejas con importantes implicaciones biomédicas. Si quiere que su proyecto aparezca en la sección «Proyecto del mes» en un próximo número, envíenos un correo electrónico a editorial@cordis.europa.eu explicándonos por qué deberíamos elegirlo.